[发明专利]具有激光反馈优化的基于激光的腔增强光学吸收气体分析仪

权利要求书

1.一种检测气态或液态介质中存在的一种或多种待分析物种类的系统，所述系统包括：

包含所述介质并具有至少两个腔镜的光学谐振腔，所述腔镜之一是腔耦合镜，所述腔具有多个光学谐振腔模式；

发射连续波激光的激光器，其中所述激光器能够被扫描，由此所述激光器的平均光学频率在频率范围上可调，并且其中所述激光器响应于从所述腔出射的光学反馈光；

配置为通过所述腔耦合镜将激光耦合到所述腔的模式匹配光学器件；以及

配置为测量在所述腔内循环的光的腔内光功率强度并产生表示在所述腔内循环的光的腔内光功率的信号的检测器；

其中，所述腔镜中的至少一个的透射率被选择成使得入射到所述激光器上的光学反馈光强度低于阈值强度值，以确保所述激光器的光学频率的频率保持间隔范围小于所述腔的自由光谱范围。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述腔具有从以下构成的组中选择的配置：具有三个或更多腔镜的环形腔、具有两个或更多腔镜的线性腔、以及具有三个腔镜的V形腔。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括结合到所述光学腔内的声学传感器，所述声学传感器用于测量由所述腔内气态或液态介质产生的光-声信号。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括用于调整所述激光器的平均光学频率以便在腔谐振峰上扫描所述激光器的平均光学频率的装置。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述腔能够被扫描，由此腔谐振模式峰的光学频率在频率范围上可调。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，进一步包括用于控制所述腔镜中之一的位置以便扫描腔谐振模式峰的光学频率的装置。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光器具有线性偏振输出，并且所述腔具有两组相互正交的线性偏振模式。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述激光器相对于所述腔的取向是可调的，因而所述激光器的输出偏振相对于腔模式偏振成非零度角，使得入射到所述激光器上的光学反馈光强度低于阈值强度值。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述非零度角被选择以便为每组模式提供低于阈值的光学反馈强度。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，由于所述激光器的平均光学频率在所述频率范围上连续调整(扫描)，所述激光器锁定到连续的腔模式。

11.一种检测气态或液态介质中存在的一种或多种待分析物种类的系统，所述系统包括：

包含所述介质并具有至少两个腔镜的光学谐振腔，所述腔镜之一是腔耦合镜，所述腔具有多个光学谐振腔模式，其中所述腔具有两组相互正交的线性偏振腔模式；

发射连续波激光的激光器，其中所述激光器具有线性偏振输出，其中所述激光器能够被扫描，由此所述激光器的平均光学频率在频率范围上可调，并且其中所述激光器响应于从所述腔出射的光学反馈光；

配置为通过所述腔耦合镜将激光耦合到所述腔的模式匹配光学器件；以及

配置为测量在所述腔内循环的光的腔内光功率强度并产生表示在所述腔内循环的光的腔内光功率的信号的检测器；

其中所述激光器相对于所述腔的取向被选择，使得所述激光器的输出偏振相对于所述腔模式的偏振成非零度角，从而入射到所述激光器上的光学反馈光强度低于阈值强度值，以确保所述激光器的光学频率的频率保持间隔范围小于所述腔的自由光谱范围。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述腔具有从以下构成的组中选择的配置：具有三个或更多腔镜的环形腔、具有两个或更多腔镜的线性腔、以及具有三个腔镜的V形腔。

13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，进一步包括第一检测器，所述第一检测器配置为测量在所述腔内循环的光的腔内光功率强度并产生表示在所述腔内循环的光的腔内光功率的信号。

14.如权利要求11所述的系统，其特征在于，进一步包括用于调整所述激光器的平均光学频率以便在腔谐振峰上扫描所述激光器的平均光学频率的装置。

15.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述腔能够被扫描，由此腔谐振模式峰的光学频率在频率范围上可调。